Erforschung von Effekten innerer polarer Phasen in komplexen Materialien für Hochfrequenz absorbierende Beschichtungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Henning Heuer
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419162977

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Gigahertz-Frequenzbereich wurden bei einigen Materialien sehr hohe elektromagnetische Verluste beobachtet, die sich nicht mit bekannten Verlustmechanismen erklären ließen. Experimentell und theoretisch ist bewiesen, dass im Gigahertz-Frequenzbereich in Dielektrikas mit hoher Permeabilität solche großen Verluste dann auftreten, wenn das dielektrische Material eine interne polare Phase (IPP) aufweist. Innerhalb des abgeschlossenen Projekts stand die Erforschung der Anwendbarkeit interner polarer Phasen in partikelbasierten Kompositmaterialien für die elektromagnetische Abschirmung von drahtlosen Kommunikationssystemen im Vordergrund. Dazu wurden neben theoretischen Überlegungen und einer Modellierung Polymere oder Kautschuke mit leitfähigen und magnetischen Füllstoffen gefüllt und experimentell charakterisiert. Da sich die Frequenzbänder elektronischer Geräte und Systeme bis in den Millimeterwellenbereich ausdehnen, wurden die Fähigkeiten von absorbierenden und abschirmenden Verbundwerkstoffen in eben diesen Frequenzbereichen untersucht. Der Punkt ist, dass die Absorptionsfähigkeit von Schichtsystemen mit leitfähigen und magnetischen Füllstoffen im Wesentlichen mit zunehmender Frequenz abnimmt. Im abgeschlossenen Projekt wurden Verbundwerkstoffe, die mit dielektrischen Füllstoffen gefüllt sind, entwickelt, bei denen die Absorption mit steigender Frequenz signifikant zunimmt. Somit wurden die Grundlagen für eine zukünftige Abschirmtechnologie auf Basis von Materialsystemen mit inneren Polaren Phasen gelegt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Using the Dielectric Dispersion Oscillator with Distributed Frequency for Analysis of Broadband Resonance Dielectric Spectra. 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO) (2020, 4), 51-56. American Geophysical Union (AGU).
  Poplavko, Yuriy; Tatarchuk, Dmytro & Didenko, Yurii
  
• Dielectric Permittivity Model for Polymer–Filler Composite Materials by the Example of Ni- and Graphite-Filled Composites for High-Frequency Absorbing Coatings. Coatings, 11(2), 172.
  Prokopchuk, Artem; Zozulia, Ivan; Didenko, Yurii; Tatarchuk, Dmytro; Heuer, Henning & Poplavko, Yuriy